Сили в природі сила пружності деформація

Деформація - це зміна розмірів, форми і конфігурації тіла в результаті дії зовнішніх або внутрішніх сил (від лат. Deformatio - спотворення).

Тверді тіла мають кристалічну решітку, в якій атоми знаходяться на певному рівноважному відстані один від одного. Ці атоми взаємодіють один з одним за допомогою кулонівських електростатичних сил. Якщо на тверде тіло діє зовнішня стискаюча сила, яка прагне зменшити відстань між атомами кристалічної решітки, то електростатичне рівновага порушується, і в результаті з'являється сила пружності, яка прагне повернути тіло в початкове недеформоване стан.

З

мулу пружності діє з боку тіла, що деформується на зовнішні тіла і спрямована так, щоб зменшити деформацію тіла.

Існують різні види деформації твердих тіл: деформація розтягування (стиснення), деформація зсуву, деформація вигину, деформація кручення.

Якщо після зняття навантаження тверде тіло повертається у вихідне недеформоване стан, то така деформація називається пружною деформацією. Інакше деформація називається пластичною деформацією.

Пружна деформація можлива лише під дією відносно невеликих сил.

А

бсолютним подовженням називається різниця довжин деформованого і недеформованого тіла:

При пружною деформації розтягування або стиснення під дією зовнішніх сил виникає сила пружності, величина якої прямо пропорційна деформації тіла і напрямлена протилежно напрямку переміщення частинок при деформації:

Знак мінус у формулі має вирішальне фізичне значення: сила пружності завжди спрямована так, що прагне повернути тіло в недеформоване стан. Іншими словами, якщо зовнішня сила розтягує тіло, то виникає при цьому сила пружності прагне стиснути тіло. Навпаки, якщо зовнішня сила стискає тіло, то сила пружності прагне розтягнути тіло

В системі СІ за одиницю розмірності жорсткості - ньютон на метр (Н / м) - прийнята жорсткість такої пружини, яка під дією сили пружності величиною 1 ньютон розтягується на 1 метр.

Г

рафик залежності сили пружності є для математика графіком прямої пропорційності, тобто є прямий, що проходить через початок

Силою реакції опори N називається сила пружності, що діє на дане тіло з боку опори і спрямована перпендикулярно однієї з дотичних поверхонь.

Силою натягу нитки T називається сила пружності, що діє на дане тіло з боку нитки підвісу і спрямована від тіла по лінії підвісу.

У ЕСОМІ тіла називається сила, з якою тіло діє на опору і натягує нитку підвісу.

Вага тіла - це не якась нова сила. Просто термін "вага" історично дуже широко використовується у повсякденному житті. З ним пов'язана вся торгівля з незапам'ятних часів.

У побуті слова "вага" і "важкість" є синонімами терміна "маса", що для фізики абсолютно неприпустимо.

Також не можна плутати терміни "вага" і "сила тяжіння". Вага - це сила пружності. а сила тяжіння є гравітаційної силою.

Крім того, навіть за величиною вага тіла залежить від прискорення опори і лежачого на цій опорі тіла.

Якщо опора і тіло вертикально рухаються з прискоренням, то це прискорення створюється силою тяжіння і силою реакції опори, яка за третім законом Ньютона дорівнює за величиною і протилежна за напрямком силі тиску тіла на опору (тобто вазі тіла):

І

з цього векторного рівняння слід:

1. Якщо тіло і опора покояться щодо деякої системи відліку, то вага тіла дорівнює силі тяжіння:

2. Якщо опора, на якій знаходиться тіло, рухається з прискоренням, спрямованим вгору, виникає перевантаження.

3. Якщо тіло і опора вільно падають, то вага тіла дорівнює нулю (стан невагомості).

Стан невагомості відчувають всі предмети в штучному супутнику Землі.

Якщо підстрибнути, то після відриву від землі і до моменту зіткнення з землею людина відчуває стан невагомості.

Сила тертя спокою

Сила тертя спокою виникає між двома спочивають один щодо одного поверхнями двох твердих тіл і спрямована так, щоб перешкоджати відносному переміщенню, що труться.

В

елічіна і напрямок сили тертя спокою заздалегідь невідомі. Їх доводиться визначати, виходячи з конкретних умов завдання.

Якщо на тіло, що лежить на горизонтальній опорі, діє зовнішня горизонтальна сила, яка прагне зрушити труться поверхні, то сила тертя спокою за величиною дорівнює, а по напрямку - протилежна цієї зовнішньої силі

Ми можемо докладати значних зусиль, щоб зрушити важку шафу. Він залишається на місці, оскільки сила тертя спокою шафи об підлогу врівноважує наше зусилля.

Максимальна сила тертя спокою

Величина сили тертя спокою не може бути більше максимальної сили тертя спокою, яка пропорційна силі реакції опори (силі тиску), яка існує між труться тілами.

Якщо поступово збільшувати зовнішню горизонтальну силу, то сила тертя спокою буде також збільшуватися, компенсуючи зрушує дію зовнішньої сили, і тіло буде залишатися в спокої. Таке компенсує дію сили тертя спокою можливо лише до тих пір, поки вона не досягне свого максимального значення, що визначається коефіцієнтом тертя поверхонь тіла і опори і силою тиску тіла на опору (або рівною їй за величиною силою реакції опори). Після цього тіло під дією зовнішньої сили почне зміщуватися, і сила тертя спокою зміниться силою тертя ковзання (див. Рис).

На практиці максимальне значення сили тертя спокою трохи більше сили тертя ковзання.

Сила тертя ковзання

Між двома рухомими одна відносно іншої дотичними поверхнями виникають сили тертя ковзання, величини яких пропорційні силі реакції опори:

Сила тертя ковзання завжди направлена ​​проти відносного переміщення тертьових поверхонь.

Силою опору (силою в'язкого тертя) називають силу тертя, що виникає при русі в рідких (газоподібних) середовищах.

Силою опору також називають силу, діючу на тіло всередині твердої перешкоди (наприклад, на кулю, яка пробиває стінку).

П

Річіна тертя спокою і ковзання

У більшості випадків тертя обумовлено шорсткістю поверхонь дотичних тіл.

В

процесі шліфування й полірування поверхонь сила тертя спочатку зменшується, а потім починає збільшуватися.

Чи включається інший механізм: взаємне п

рітяженіе молекул дотичних тіл.

На тіло, занурене в рідину, з боку рідини діє виштовхуюча сила Архімеда, яка за величиною дорівнює вазі витісненої тілом рідини, а у напрямку протилежна цьому вазі.

Для спочиває рідини величина сили Архімеда дорівнює добутку щільності рідини на прискорення вільного падіння і на обсяг зануреної в рідину частини тіла.

За своєю природою сила Архімеда є силою пружності, що виникає в результаті пружного стиснення рідини під дією сили тяжіння тіла. Якщо сказати ще точніше, то сила Архімеда - це рівнодіюча всіх сил тиску, що діють з боку рідини на занурене в неї тіло.

Сила Архімеда існує не завжди. Якщо тіло щільно притиснути до дна банки так, щоб між тілом і дном не було води, то сила тиску рідини на нижню межу тіла зникне. Замість виштовхує сили на тіло діятимуть сила тиску на верхню межу, яка буде ще більше притискати тіло на дно посудини, і сила реакції опори з боку дна посудини.

Д

ля мореплавців закон Архімеда є основним: тільки що виштовхує сила дозволяє кораблю знаходитися на плаву і не тонути.

На корабель діють дві сили: загальна сила тяжіння самого корабля і його вантажу і сила реакції води, вона ж сила пружності, яка в цьому випадку носить спеціальну назву - сила Архімеда. Умова плавання виходить з умови рівноваги корабля під дією цих двох сил:

У свою чергу, сила Архімеда визначається щільністю води і обсягом підводної частини корабля:

Таким чином, для того, щоб корабель не тонув, повинна виконуватися умова плавання:

З умови плавання слід, що чим більша щільність води, тим більшу вагу може мати плаваюче тіло. Наприклад, в Мертвому морі, вода якого насичена морськими солями і, отже, має рекордно велику щільність, людина може просто лежати на воді і не тонути.

З умови плавання також випливає, що чим більше вантажу бере корабель, тим більше він